Filter RC

Sebuah kapasitor secara seri atau paralel dengan resistor dapat digunakan untuk membuat filter sirkuit yang memungkinkan kita untuk memilih frekuensi. . Sebuah rangkaian filter yang terdiri dari kapasitor secara seri dengan sebuah resistor dapat dibuat untuk bertindak sebagai pembagi tegangan, dalam cara yang sama seperti dua seri resistor membentuk pembagi potensial.

Sebuah rangkaian seri dengan kapasitor C dan resistor R adalah dihubungkan ke suplai AC rms tegangan V s dan frekuensi f.

untuk sebuah rangkaian seri, arusnya semua sama putaran jalan. Untuk frekuensi setiap kita tahu bahwa:

X C = __ 1 __ X C = __ 1 __ and that V C = IX C dan bahwa V C = IX C

2 fC 2 fc

Fungsi dari Sirkuit RC

Ada kesempatan dimana rangkaian filter berguna:

· Untuk meningkatkan frekuensi rendah suara ketika musik dimainkan di tingkat rendah. Telinga yang tidak mendeteksi suara frekuensi rendah sangat baik.

· Menghilangkan noise frekuensi tinggi seperti desis tape

· Mengkompensasi ketidaksempurnaan dalam sumber-sumber suara.

Low Pass Filter

Pada dasarnya, filter listrik adalah sebuah sirkuit yang dapat dirancang untuk memodifikasi, membentuk kembali atau menolak semua frekuensi yang tidak diinginkan dari sinyal listrik dan menerima atau lulus hanya sinyal yang diinginkan oleh perancang sirkuit. Dengan kata lain mereka "filter-out" sinyal yang tidak diinginkan dan ideal filter akan terpisah dan melewati sinyal input sinusoidal berdasarkan frekuensi mereka. Dalam aplikasi frekuensi rendah (sampai 100kHz), filter pasif biasanya terbuat dari RC sederhana (Resistor-Kapasitor) jaringan sedangkan filter frekuensi yang lebih tinggi (di atas 100kHz) biasanya terbuat dari RLC (Resistor-Induktor-Kapasitor) komponen. filter pasif terdiri dari komponen pasif seperti resistor, kapasitor dan induktor dan tidak memiliki unsur memperkuat (transistor, op-amp, dll) sehingga tidak memiliki gain sinyal, sehingga tingkat output mereka selalu kurang dari input.

Filter diberi nama sesuai dengan frekuensi sinyal mereka mengijinkan untuk lulus melalui merekaAda Low-pass filter yang memungkinkan hanya sinyal frekuensi rendah untuk lulus, High-pass filter yang memungkinkan hanya sinyal frekuensi tinggi untuk melewati, dan Band-pass filter yang memungkinkan sinyal jatuh dalam rentang frekuensi tertentu untuk melewatiWikipedia Pertama-order filter pasif (1st order) dapat dibuat dengan menghubungkan bersama sebuah resistor tunggal dan satu kapasitor dalam seri melintasi sinyal input, (Vin) dengan output dari filter, (Vout) diambil dari persimpangan kedua komponenTergantung pada jalan di sekitar kita terhubung resistor dan kapasitor sehubungan dengan sinyal keluaran menentukan jenis konstruksi filter sehingga baik Low Pass Filter atau Filter.

Sebagai fungsi dari filter adalah untuk memungkinkan sinyal dari sebuah band frekuensi tertentu untuk lulus tidak berubah sementara menghaluskan atau melemah semua orang lain yang tidak diinginkan,

kita dapat mendefinisikan karakteristik amplitudo respon filter yang ideal dengan menggunakan kurva respon frekuensi yang ideal dari empat jenis penyaring dasar seperti yang ditunjukkan.

The Low Pass Filter Low Pass Filter

Sebuah pasif sederhana Low Pass Filter atau LPF, dapat dengan mudah dibuat dengan menghubungkan bersama dalam rangkaian Resistor tunggal dengan Capacitor tunggal seperti yang ditunjukkan di bawah ini. Dalam hal ini jenis pengaturan filter sinyal input (Vin) yang diterapkan pada kombinasi seri (baik Resistor dan Capacitor bersama-sama) tetapi sinyal output (Vout) diambil di kapasitor saja Jenis penyaring ini umumnya dikenal sebagai "orde satu-filter" atau "filter satu-kutub", mengapa urutan pertama atau satu-kutub?, Karena hanya "satu" komponen reaktif dalam rangkaian, kapasitor.

Low Pass Filter Circuit Low Pass Filter Circuit

RC pasif Low Pass Filter

Seperti yang disebutkan sebelumnya dalam Reaktansi Capacitive tutorial, reaktansi sebuah kapasitor berbanding terbalik dengan frekuensi, sedangkan nilai resistor tetap konstan sebagai perubahan frekuensi. Pada frekuensi rendah reaktansi kapasitif (Xc) dari kapasitor akan sangat besar dibandingkan dengan nilai resistif dari resistor, R dan sebagai hasilnya tegangan kapasitor, Vc juga akan besar sedangkan drop tegangan di resistor, Vr akan jauh lebih rendahPada frekuensi tinggi sebaliknya adalah benar dengan Vc yang kecil dan Vr yang besar.

Sementara rangkaian di atas adalah bahwa dari Low Pass Filter sirkuit RC, itu juga bisa digolongkan sebagai variabel potensi rangkaian pembagi frekuensi mirip dengan yang kita melihat di dalam Resistor tutorial. In tDalam tutorial ini kita menggunakan persamaan berikut untuk menghitung tegangan output untuk dua resistor tunggal yang dihubungkan secara seri.

Potensi Divider Persamaan

We Kita juga tahu bahwa reaktansi kapasitif sebuah kapasitor dalam rangkaian AC diberikan sebagai:

Reaktansi kapasitif Persamaan

Oposisi terhadap aliran arus dalam sirkuit AC disebut impedansi, lambang Z dan untuk rangkaian seri yang terdiri dari sebuah resistor tunggal dalam seri dengan sebuah kapasitor tunggal, impedansi rangkaian dihitung sebagai:

Persamaan impedansi AC

Lalu dengan mensubstitusikan persamaan kami untuk impedansi atas ke dalam persamaan pembagi resistif potensi memberikan kita:

RC Persamaan Potensi Divider

Jadi, dengan menggunakan persamaan pembagi potensi dua resistor dalam seri dan menggantikannya untuk impedansi kita dapat menghitung tegangan keluaran dari Filter RC untuk setiap frekuensi yang diberikan.

Respon Frekuensi tatanan 1st-Low Pass Filter

Low Pass Filter Bode Plot

Plot Bode menunjukkan Respon Frekuensi filter yang hampir datar untuk frekuensi rendah dan semua sinyal input dikirimkan secara langsung ke output, menghasilkan keuntungan sebesar hampir 1, yang disebut kesatuan, hingga mencapai titik-off Frekuensi Cut-nya (ƒc).. Hal ini karena reaktansi kapasitor tinggi pada frekuensi rendah dan memblok arus melalui kapasitorSetelah titik cut-off frekuensi respon rangkaian berkurang memberikan lereng-20dB / Dekade atau (-6dB/Octave) "roll-off" sebagai sinyal di atas frekuensi ini menjadi sangat dilemahkan, sampai pada frekuensi yang sangat tinggi reaktansi dari kapasitor menjadi sangat rendah sehingga memberikan pengaruh kondisi hubung singkat pada terminal output yang dihasilkan dalam output nol.

Untuk jenis rangkaian Low Pass Filter, semua frekuensi di bawah ini ƒc-off, titik potong yang tidak berubah dengan atau tanpa redaman kecil dan dikatakan di zona band Pass filter. This Band pass zona ini juga merupakan Bandwidth dari filterSetiap sinyal frekuensi di atas ini-cut off point titik umumnya dikatakan dalam filter Stop zona band dan mereka akan sangat dilemahkan.

The cut-off frequency point and phase shift angle can be found by using the following equation: The cut-off frekuensi titik dan sudut fase pergeseran dapat ditemukan dengan menggunakan persamaan berikut:

Second-order Low Pass Filter Kedua-order Low Pass Filter

Sejauh ini kita telah melihat bahwa sederhana orde pertama low pass filter RC dapat dibuat dengan menghubungkan sebuah resistor tunggal dalam seri dengan kapasitor tunggal. Susunan ini kemudian memberikan kita atenuasi -20dB/decade frekuensi di atas titik cut-off di ƒ 3dB. Namun, terkadang -20dB/decade ini (-6dB/octave) sudut kemiringan tidak cukup untuk menghilangkan sinyal yang tidak diinginkan lalu dua tahap penyaringan dapat digunakan seperti yang ditunjukkan.

Second-order Low Pass Filter Kedua-order Low Pass Filter

Rangkaian di atas menggunakan dua orde pertama low pass filter tersambung atau mengalir bersama untuk membentuk orde kedua atau jaringan filter dua-kutub Kemudian orde pertama low pass filter dapat dikonversi menjadi orde-tipe kedua dengan hanya menggunakan jaringan RC tambahan. Jika nomor (n) dari filter tersebut diturunkan bersama-sama, rangkaian filter yang dihasilkan akan dikenal sebagai "th-order n" filter dengan kemiringan n x -20dB/decade. Sebagai contoh, orde kedua filter akan memiliki kemiringan -40dB/decade (-12dB/octave), perintah-keempat filter akan memiliki kemiringan -80dB/decade (-24dB/octave) dan sebagainya.

Kedua-order filter sangat penting karena tingkat tinggi filter dapat dirancang menggunakan mereka. Frekuensi cut-off, ƒc ditentukan oleh resistor dan kapasitor sebagai berikut.

Urutan kedua cut-off frekuensi

High-Pass Filter

Penyaring bernilai tinggi diimplementasikan menggunakan sebuah resistor dan sebuah kapasitor. A high-pass filter passes higher frequencies and attenuates lower frequencies. Tinggi yang-pass filter melewati frekuensi yang lebih tinggi dan melemahkan frekuensi yang lebih rendah. The input frequency keeps changing, sweeping up and down the spectrum to demonstrate the change in response. Frekuensi input terus berubah, menyapu naik turun spektrum untuk menunjukkan perubahan respon. The capacitor

passes higher frequencies, causing the output voltage to fluctuate more. Kapasitor melewati frekuensi yang lebih tinggi, menyebabkan tegangan output ke lebih berfluktuasi. Lower frequencies are blocked, and there is reduced current across the resistor, keeping the output voltage closer to ground. frekuensi rendah diblokir, dan ada berkurang saat ini di seluruh resistor, menjaga tegangan output lebih dekat ke tanah

High pass filter RC.

Yang pertama dasar orde tinggi-pass filter menggunakan komponen yang sama dengan -pass filter rendah, kami hanya belajar. Namun, posisi mereka tertukar. Dengan demikian, RC tinggi-pass filter memiliki kapasitor secara seri dengan sinyal dan resistor di output, seperti ditunjukkan pada diagram pertama ke kanan. Pada frekuensi tinggi, C memiliki impedansi sangat rendah, dan sinyal melewati tanpa hambatan. Sebagai berkurang frekuensi, bagaimanapun, X C, menjadi signifikan, sampai pada frekuensi cutoff, X C = R, seperti halnya dengan low-pass filter. Pada frekuensi yang lebih rendah masih, X C meningkat, dan kurang dari sinyal mencapai output.

Salah satu fitur bermanfaat dari RC high-pass filter adalah bahwa kapasitor berfungsi untuk memblokir arus searah antara v dan v IN OUTJadi, dua sirkuit yang beroperasi pada tegangan DC yang berbeda dapat dihubungkan dengan jenis high-pass filter tanpa menghadapi masalah dengan tegangan bias komponen dc sebagai konsekuensinya.

RL Tinggi pass filter.

Versi RL dari high-pass filter menggunakan resistor seri dan induktor shunt untuk mencapai tujuannya. Pada frekuensi tinggi, X L adalah besar, sehingga induktor adalah hampir satu rangkaian terbuka untuk sinyal tersebutPada frekuensi rendah, X L adalah sangat kecil, dan efektif menghubungkan orang-sinyal langsung ke tanahSeperti sebelumnya, frekuensi cutoff terjadi dimana R = X L, sehingga L baru mulai memiliki pengaruh yang signifikan terhadap sinyal.

The Frequency Response Curve Kurva Respon Frekuensi

Normalisasi frekuensi respon dari high pass filter.

Seperti ditunjukkan di sebelah kanan, respon frekuensi dasar yang tinggi-pass filter sebenarnya merupakan bayangan cermin counterpart low-pass nya. Pada frekuensi cutoff dimana R = X L atau R = X C, redaman hanya 3 db, sehingga tegangan sinyal masih 70,7% dari nilai-frekuensi yang lebih tinggi.

Di bawah frekuensi cutoff, redaman meningkat pada tingkat 20 db per dekade, yang sama roll-off sebagai untuk low-pass filterDi atas frekuensi cutoff, redaman cepat menurun apa-apa, dan semua frekuensi yang lebih tinggi lulus dengan mudah. Garis hijau dalam grafik adalah perpanjangan garis lurus dari lereng konstan dari respon frekuensi yang sebenarnya. Seperti low-pass filter, titik persimpangan adalah frekuensi cutoff. This Ini pendekatan garis lurus dari kurva respons frekuensi nyata sangat mudah untuk menarik, dan cukup akurat untuk beberapa jenis aplikasi. Tentu saja, kurva yang sebenarnya dekat frekuensi cutoff dipahami.

Phase Response Fase Tanggap

Tegangan vektor untuk filter orde pertama tinggi-pass.

Seperti yang telah kita lihat, dalam orde pertama low-pass filter , v OUT selalu tertinggal v DI oleh beberapa sudut fase antara 0 dan 90 °. Tepat sebaliknya adalah benar untuk perintah-tinggi pertama-pass filter: seperti yang ditunjukkan dalam diagram vektor ke kanan, v OUT selalu diambil dari seluruh komponen yang mengarah tegangan v DI oleh beberapa sudut fase, φ.

sudut fase yang harus memimpin v DI seperti yang ditunjukkan dalam diagram vektor atasUntuk filter, v RC OUT diambil dari seluruh R, yang lagi-lagi mengarah v DI seperti yang ditunjukkan dalam diagram vektor yang lebih rendah.

Tahap tanggapan dari orde tinggi pertama-pass filter.

Tentu saja, sudut fase yang sebenarnya oleh yang mengarah v v OUT DI tergantung pada frekuensi tertentu dari sinyal, dibandingkan dengan frekuensi cutoff dari filter. Seperti terlihat pada diagram fase ke kanan, sinyal lebih dari 10 kali frekuensi cutoff menunjukkan sedikit atau tidak ada pergeseran fase yang cukup, sedangkan sinyal kurang dari 0,1 kali frekuensi cutoff dialihkan dekat dengan 90 . Sebagian besar perubahan terjadi dalam fase faktor 0,1 sampai 10 kali CO ω.

Filter high-pass atau sering juga disebut dengan filter lolos atas adalah suatu rangkaian yang akan melewatkan suatu isyarat yang berada diatas frekuensi cut-off (ωc) sampai frekuensi cut-off (ωc) rangkaian tersebut dan akan menahan isyarat yang berfrekuensi dibawah frekuensi cut-off (ωc) rangkaian tersebut. Filter high-passs dasar disusun dengan rangkaian RC seperti berikut. Rangkaian High Pass Filter (HPF) RC Prinsip kerja dari filter high pass atau filter lolos atas adalah dengan memanfaatkan karakteristik dasar komponen C dan R, dimana C akan mudah melewatkan sinyal AC sesuai dengan nilai reaktansi kapasitifnya dan komponen R yang lebih mudah melewatkan sinyal dengan frekuensi yang rendah. Prinsip kerja rangkaian filter lolos atas atau high pass filter (HPF) dengan RC dapat diuraikan sebagai berikut, apabila rangkaian filter high pass ini diberikan sinyal input dengan frekuensi diatas frekuensi cut-off (ωc) maka sinyal tersebut akan di lewatkan ke output rangkaian melalui komponen C. Kemudian pada saat sinyal input yang diberikan ke rangkaian filter lolos atas atau high pass filter memiliki frekuensi di bawah frekuensi cut-off (ωc) maka sinyal input tersebut akan dilemahkan dengan cara dibuang ke ground melalui komponen R. Frekuensi resonansi dari filter high-pass mengikuti nilai time constant (τ) dari rangkaian RC tersebut. Sehingga frekuensi cut-off dari filter tersebut adalah : Sinyal output rangkaian filter high-pass mendahului inputnya yaitu sebesar : Grafik karakteristik dari high pass filter (HPF) atau filter lolos atas dengan komponen RC dapat digambarkan dengan perbandingan antara tegangan output filter terhadap frekuensi yang diberikan kepada rangkaian filter high pass (HPF) tersebut. Untuk lebih jelasnya grafik karakteristik filter high pass (HPF) ditunjukan pada gambar berikut: Grafik Karakteristik High Pass Filter (HPF) Dengan RC